综述了有机废水分置式生物脱硫和生物脱氮的基本原理及常见工艺,在此基础上,介绍了2种新型同步脱硫脱氮技术———基于硫化物型反硝化(以硫化物为电子供体的反硝化)和硫酸盐型厌氧氨氧化(以硫酸盐为电子受体的厌氧氨氧化)的同步脱硫脱氮法,分别从反应机理、控制条件和功能微生物等方面对其进行了阐述。新型同步脱硫脱氮技术的开发将有助于富含硫酸盐和氨氮有机废水的高效、节能处理和实现资源回收。
电极生物膜法反硝化是一种新型的将电化学法与生物膜法相结合的生物反硝化方法。特别在缺乏碳源时,该法为反硝化提供了一种新的途径。结合国内外对电极生物膜法反硝化的研究发展,系统介绍了电极生物膜法反硝化工艺的影响因素,同时指出该工艺在电极材料的选择、反应器构型设计、电化学和生物膜协同作用的原理与条件优化方面存在的问题和今后的研究发展趋势。
半导体非均相光催化技术在环境治理与净化方面越来越受到人们的重视。概述了半导体TiO2光催化去除废水中重金属离子的机理,从光催化还原角度综合分析了废水中4种主要重金属离子Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)的光催化去除特性及其影响因素,进一步加深了对TiO2光催化本质规律的认识,最后讨论了TiO2光催化技术存在的问题和今后的发展趋势。
膜生物反应器(MBR)在水处理领域的应用已引起人们的广泛关注。然而膜污染已成为制约MBR反应器广泛应用的主要障碍,其中溶解性微生物产物(SMP)又是影响膜污染的重要因素。为此,介绍了MBR反应器的膜污染成因与SMP膜污染机理,综述了近年来国内外关于SMP的成因及其对膜污染影响的研究进展,并对SMP的研究模型进行了总结,最后提出了SMP膜污染的防治措施,以利于MBR反应器的推广应用。
肠衣加工废水属于高盐、高水溶性有机物废水,较难处理。综述了近年来生物法、物化法和物化生物法等肠衣加工废水的处理技术进展。其中,二级A-O接触氧化(A2/O2)-混凝沉淀和电氧化-微滤工艺在肠衣加工废水处理中的应用较多。生物法处理效率适中,运行费用较低,但投资和占地面积大;物化法处理彻底,但运行费用较高。因此,物化法与生物法相结合是肠衣加工废水处理技术的发展方向。
对比研究了2种UASB—厌氧氨氧化反应器的启动。采用2个15 L UASB反应器A、B,A添加海绵填料,B无填料,在温度为(33±2)℃,进水pH为6.5~7.5的条件下启动反应器。结果表明,2个反应器均经历了适应期、提高期和稳定期3个阶段,A反应器在80 d进入稳定期,氨氮和亚硝氮去除率达99.8%和99.9%,B反应器在105 d进入稳定期,氨氮和亚硝氮去除率达98.1%和98.9%。A反应器污泥为褐色,并有红色颗粒污泥,B反应器污泥颜色为深褐色。
采用Fenton试剂分别处理含苯酚、间甲酚、邻甲酚废水,研究了COD去除效果、ORP用于反应过程控制的可行性及动力学特性。结果表明,Fenton试剂对3种含酚废水均具有较好的处理效果,较高的Fenton试剂投量会降低H2O2的利用率。在Fenton试剂投加量不足时,反应过程中ORP呈现先快速升高而后趋于平缓的规律,其变化和COD的变化具有相关性,可将ORP作为分批投加Fenton试剂的控制参数。不同废水的COD降解过程均符合二级动力学模式,反应的半衰期长短为邻甲酚>苯酚>间甲酚。
针对序批式生物膜系统难以构建水质模型的问题,采用神经网络技术进行建模方法研究。根据拉伊达准则剔除异常数据,并用训练样本调整网络连接权值,用检验样本实时动态监控训练过程,用LM算法构建了一个7-12-3结构的BP神经网络模型。将模型输出结果与实测数据进行比较,其相关系数分别为RCOD=0.857,RNH4+-N=0.918,RPO43--P=0.942,能够满足污水处理过程建模的要求。
分别用H3PO4、KOH和ZnCl2对活性炭进行表面改性处理,研究了改性活性炭的表面化学性能及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能。实验结果表明:通过上述改性,活性炭表面官能团数量发生了改变,改性后的活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能提高。其吸附等温式均与Langmuir方程符合,吸附动力学较好地符合Lagergren二级吸附速率方程。
以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)及马来酸酐(MA)为单体,(NH4)2S2O8/NaHSO3 氧化还原体系为引发剂,水为溶剂,通过溶液聚合制备了一种新型两性共聚物阻垢剂。用红外光谱和热分析方法对共聚物进行了表征和分析。探讨了聚合工艺条件对共聚物阻垢效果的影响,评价了其阻垢分散性能。结果表明,该共聚物对碳酸钙、磷酸钙具有优异的阻垢效果,并且具有良好的分散氧化铁性能。当共聚物质量浓度为10 mg/L时,其对碳酸钙的阻垢率达90%以上,对磷酸钙的阻垢率达95%以上。
以四氯化钛为钛源,硝酸铈铵为改性原料,采用非水体系溶胶-凝胶法制备了二氧化钛催化剂。采用XRD、UV-Vis和SEM等测试技术对样品进行了表征。结果显示:硝酸铈铵的添加抑制了TiO2晶粒的生长,可使其对可见光吸收增强并且改变了其形貌及尺寸。以苯酚为模型,考察了样品的催化性能。结果表明,在n(Ce)∶n(Ti)为0.3%的条件下,于550℃下焙烧的TiO2催化剂的催化活性最好。3 h光照后,苯酚降解率为93.1%。
研究了分别以泥土+河沙与泥土+炭渣2种基质构建的菖莆人工湿地对煤矿废水中镉的去除率,并探讨了流量对镉去除率的影响。结果表明:用泥土+河沙基质构建的菖蒲人工湿地对镉的去除率最高可达100%,最低也为86.23%。以泥土+炭渣为基质构建的菖蒲人工湿地对镉的去除率最高能达到99.63%,但当废水流量增大到15 L/d时,系统对镉的去除率仅为66.11%。因此,菖莆(泥土+河沙)人工湿地系统比菖莆(泥土+炭渣)人工湿地系统对煤矿废水中镉的净化能力强。
针对富马酸废水降解难的特点,采用电化学法对其进行了深度处理。研究结果表明,在相同操作条件下,有隔膜的独立电极电解与无隔膜的混合电解相比,在电解20 min时阳极侧与阴极侧的废水COD去除率分别降低了35%和50%;与添加电解质Na2SO4相比,添加可产生活性氯的NaCl有利于提高COD的去除率,在实验范围内,相应的COD去除率可达94.65%。电流效率ICE随富马酸废水中COD残留率的降低而降低,二者存在非线性关系,其中COD去除率>90%后,对应ICE<10%。
针对石灰乳中和沉淀法处理含重金属酸性废水后的高钙废水,采用美国DK2540纳滤膜,在XYJMP-2540卷式膜中试设备中进行了纳滤膜除钙实验研究,考察了料液浓度、操作压力和温度对膜分离性能的影响,并进行了优化条件下的除钙实验。结果表明,对于钙质量浓度为928 mg/L的高钙废水,当产水率为46.5%时,废水中的钙质量浓度可降低到23 mg/L以下,膜平均通量为1.244 L/(min.m2)。
采用酸化沉淀、树脂吸附工艺对四溴双酚A生产废水进行处理。通过实验确定了酸化的最佳pH、吸附及解吸的最佳工艺条件。实验结果表明,大孔树脂具有较好的吸附-脱附性能,在最佳实验条件下,该组合工艺对COD及氯苯的去除率分别为70%和65%,树脂重复利用30次后仍具有较稳定的吸附能力。
以L-天冬氨酸为原料,在[Hmim]HSO4离子液体中微波合成聚天冬氨酸(PASP)。研究了在该反应体系中n(L-Asp):n(L-Asp+[Hmim]HSO4)、微波功率、反应时间对聚天冬氨酸收率的影响,利用红外光谱和核磁共振对产品结构进行了表征。结果表明:合成产品具有酰亚胺和羰基结构。聚合的最佳条件为:n(L-Asp)∶n(L-Asp+[Hmim]HSO4)=0.45∶1、微波功率320 W、聚合时间260 s,在此条件下,收率可达96.1%。该方法产品收率比传统液相聚合法提高了11.5%。分析认为Brφnsted酸性离子液体能够促进L-Asp生成碳正离子,加速质子转移生成酰胺键。
以人工模拟淀粉废水为底物运行微生物燃料电池(MFC),分别采用淀粉废水、生活污水和二者的混合液为接种液,考察不同来源菌群接种下,MFC产电能力与废水处理效果。研究结果表明,采用混合液接种时,MFC启动时间相对于淀粉废水和生活污水接种分别缩短了29.6%和26.9%,最大产电功率密度分别提高了156%和6.1%;COD、NH4+-N去除率略有提高。对利用混合液接种的MFC进一步优化,结果表明,当MFC基质pH为9,NaCl质量浓度为1.0 g/L,基质COD为3 100 mg/L,温度为30℃时,MFC的产电能力与废水处理效果最佳,产电功率密度达4.63W/m3,COD去除率为86.3%,NH4+-N去除率为82.6%。
针对装载各种油类物质的化工集装罐清洗废水难生物降解,乳化程度高的特点,分别采用化学混凝破乳法、生物处理法及混凝处理与生物处理相结合的方法对其进行了处理。结果表明:在5种无机混凝剂中,处理效果最好的为聚合氯化铝,其最佳投加质量浓度为0.35 g/L,最适pH为6.8;微生物处理实验中,驯化得到一株可降解混合油的菌株,其最佳投加体积分数为12%,培养时间为36 h。研究证明,生物—混凝联合工艺优于混凝—生物联合工艺,该联合工艺可使COD去除率达到98.57%,油去除率达到95.18%,处理后水可作为清洗水回用,实现了节能减排。
在铁炭微电解的基础上,研究了铝炭微电解对含铜、镍电镀废水的处理效果,考察了铝炭比、反应时间、进水pH对处理效果的影响。结果表明,铝炭微电解最佳反应时间由铁炭微电解的30 min减少到15 min;Cu2+去除率由铁炭微电解的95%提高到98%,Ni2+去除率由铁炭微电解的94%提高到97%。此项研究为铝炭微电解处理电镀废水的实际应用奠定了基础。
从活性污泥中分离出一株产絮凝剂菌B-12,并鉴定其归属于假单胞菌属。此菌产生的复合生物絮凝剂BF-12为多糖类高分子化合物,其主要成分为氨基己糖。采用此复合生物絮凝剂对褐藻胶生产废水进行处理,探讨了絮凝剂投加量、温度、助凝剂投加量、pH等对处理效果的影响,确定了BF-12絮凝的最适条件为:絮凝剂投加质量浓度为150 mg/L,温度为45℃,Ca2+浓度为0.04 mol/L,pH为8。在此条件下其对褐藻胶生产废水具有较好的处理效果,CODCr、BOD5、SS、NH3-N去除率分别达到94.96%、96.10%、82.28%、81.53%。
以玻璃纤维为载体,将TiO2/Fe3+负载到其表面制成了空间玻璃纤维反应器。利用该反应器以高压汞灯为光源进行了光催化降解水中苯酚的试验研究,重点考察了H2O2及O2的协同作用对光催化氧化的影响。试验发现,H2O2的加入对HO.的产生有显著的引发作用,同时向溶液中充入O2可明显提高光催化效率,降低H2O2用量。试验结果表明,以UV365-250 W光源照射,在初始pH为3~5,O2通入量为1.0 L/(min.L),上升流速为0.7 m/min,H2O2浓度为0.1 mmol/L等试验条件下,初始质量浓度为30 mg/L的苯酚废水经120 min光催化反应后,其矿化率可达83%左右。
化肥厂焦化废水经生化法处理后,COD、色度均没有达到排放标准。采用Fenton试剂—微电解法对焦化废水进行深度处理,研究了pH、H2O2投加量、FeSO4投加量、反应时间等因素对COD、色度去除效果的影响,并确定了最佳工艺条件。在最佳工艺条件下,COD、色度去除率分别为74.3%、96.9%,出水COD、色度均达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级排放标准。
针对渤海绥中36-1油田Ⅰ期的含聚污水处理难题,采用多种絮凝剂对其进行了絮凝对比筛选试验,确定了以聚二甲基二烯丙基氯化铵为主剂的絮凝剂BHQ-04替代无机聚合氯化铝絮凝剂BHQ-10,并在绥中36-1油田I期中心处理平台开展了现场试验。结果表明:絮凝剂BHQ-04替代BHQ-10,可使处理后的污水达到注水水质标准,且大大节省了药剂成本,解决了药剂的冬季供应难题,取得了很好的经济效益,也在处理含聚污水方面取得了一定的技术突破。
介绍了一种测定工业循环冷却水中钼酸盐含量的方法———硫氰酸盐分光光度法。在待测水样中加入6.0 mL硫酸溶液,1.0 mL硫酸亚铁铵溶液,10.0 mL硫氰酸铵溶液以及1.0 mL抗坏血酸溶液,此时钼酸盐被还原成Mo5+,并与硫氰酸盐形成橙色络合物,在460 nm波长处测定该络合物的吸光度并通过标准曲线计算出钼酸盐含量。该方法科学、稳定,抗干扰能力强,测定范围适用于循环冷却水中钼酸盐含量的测定。
针对广东某印染厂印染废水的特点,确认以反渗透技术处理该印染厂印染废水。运行结果表明,反渗透产水的水质达到了印染厂工艺用水的要求,实现了印染废水的回用,为企业节水和减少污染排放做出了重要贡献。简述了反渗透技术在印染废水回用中的应用,并进行了经济效益分析。
山西潞安碳氢能源有限公司煤基合成油项目配套循环冷却水系统,针对该公司的水质条件,分析了其循环冷却水系统的特点、水处理的难题,并由此推出了高浓缩倍率水处理成套技术,总结了该成套技术中高效缓蚀阻垢剂及杀菌剂的性能及该技术实施3年来的现场运行情况。结果证明,将该技术应用于该公司煤基合成油项目的循环冷却水系统,确保了换热器的安全和换热效率,保证了生产设备的稳定运行,实现了节水减排的目标。